Các biến đổi vật lý trong quá trình rang cà phê

Các biến đổi vật lý trình rang cà phê Tháng Năm 12, 2019NgTg.HaiVanCHẾ BIẾN CÀ PHÊ, RANG CÀ PHÊ Mùi thơm hương vị mong muốn cà phê phát triển q trình rang, hạt cà phê trải qua loạt phản ứng hóa học phức tạp dẫn đến thay đổi tính chất vật lý hóa học Trong phần loạt hai phần này, ta tìm hiểu thêm thay đổi vật lý hạt cà phê bên máy rang thay đổi cấu trúc hạt, q trình giải phóng nước dẫn đến tiếng nổ (crack) thay đổi màu sắc hạt… Cà phê tháo khỏi máy rang Bạn đạng có mặt chủ đề cuối chuỗi ba viết nói biến đổi trình rang cà phê:  Phần – Những vấn đề trình rang cà phê  Phần – Các biến đổi vật lý trình rang  Phần – Các biến đổi hóa học q trình rang TĨM TẮT NỘI DUNG  Cơ sở biến đổi vật lý rang  Cấu trúc hạt – Physical Structure  Sự thay đổi màu sắc  Màu sắc phát triển hương vị Cấu trúc, độ ẩm khối lượng hạt cà phê o Sự thay đổi độ ẩm o Vết nứt & Vết nứt thứ hai o Một chất béo Cơ sở biến đổi vật lý rang Hạt cà phê có mật độ tính đa dạng tế bào cao tất lồi thực vật họ, yếu tố điều kiện tiên cho biến đổi hương vị hạt cà phê mà mong muốn Khơng có cấu trúc vật lý cụ thể, phản ứng hóa học cần thiết cho hương vị mùi thơm không diễn Trong The Craft and Science of Coffee, Britta Folmer bạn rang ‘bột cà phê xanh’ tương tự cách rang cà phê nguyên hạt (nghe hiển nhiên không?) Điều nhằm nhấn mạnh hạt cà phê nguyên vẹn tương tự “lò phản ứng mi-ni” (minireactor) cho phép phản ứng hóa học thiết yếu xảy Mỗi hạt kiểm sốt mơi trường phản ứng theo cách mà tiền chất phân hủy, biến đổi kết hợp với nhau… theo trình tự Cấu trúc hạt – Physical Structure o Mỗi tế bào thực vật (cả động vật) có màng tế bào, trường hợp nhân cà phê, chúng cấu trúc từ cellulose vài loại carbohydrate khác Các thành tế bào đóng vai trò ‘bộ xương thực vật’, tạo thành cấu trúc chắn Nếu chiết xuất khoảng 20% chất rắn hạt cà phê vào tách Espresso, hầu hết 80% lại khung cellulose Trong trường hợp hạt cà phê xanh, thành tế bào dày khoảng 10 micromet, thân tế bào có kích thước khoảng 20 đến 30 micromet, khơng bào chiếm khoảng nửa thể tích tế bào –Dr Monika Fekete – Founder of Australian Coffee Science Lab  Để hiểu rõ vui lòng xem thêm Cấu tạo cà phê Cấu trúc tế bào động vật (trái) tế bào thực vật (phải) điển hình Thứ hai, đa phần tế bào thực vật có dạng ‘túi’ trống rỗng gọi không bào (permanent vacuole) Khoảng không bào nhân cà phê lớn, chiếm nửa thể tích tế bào Nhiệm vụ chúng (khi hạt sống) giữ nước chất dinh dưỡng protein, chất béo carbohydrate… Sau trải qua qua trình rang thành phần trở thành hợp chất hương vị Sự thay đổi màu sắc Sự thay đổi rõ ràng xảy trình rang màu sắc Trước rang, hạt cà phê có màu xanh Sau vài phút nhiệt độ làm cho chất diệp lục có hạt chuyển sang màu vàng, trước kích hoạt chuỗi phản ứng hóa học để hạt cà phê chuyển sang màu nâu – đến nâu sẫm cuối đen Quá trình chịu trách nhiệm hai nhóm phản ứng hóa học chính:  Thứ nhất: Sự hình thành melanoidin – sản phẩm phản ứng Maillard (phản ứng hóa học axit amin đường khử)  Thứ hai: Phản ứng caramel hóa loại đường (sự phân hủy carbohydrates) tự nhiên hạt Màu sắc cà phê xuyên suốt trình rang Mặc dù màu sắc hạt cà phê liên tục chuyển đổi từ xanh sang vàng, nâu, nâu sẫm đến đen Nhưng tiến trình chuyển từ vàng sang nâu diễn vào cuối trình rang với thời gian ngắn, mà việc phân loại theo thang đo màu sắc lại phức tạp, nên ta tóm gọn năm cấp độ sau: Cinnamon > Light Roasts > Medium Roast > Medium-Dark Roast > Dark Roast Xem thêm: Phân loại cà phê theo mức độ rang để hiễu rõ khác biết cấp độ rang Màu sắc phát triển hương vị Vấn đề cần quan tâm đây, phát triển hương vị bên hạt cà phê tiến triển trễ so với hiểu màu sắc bên ngồi hat Vì vây, nghệ nhân khéo léo phải quản lý trình đảm bảo chất vị bên phát triển đầy đủ màu sắc đạt đến hạt Và cần lưu ý rằng, nửa đầu trình (Light roast) khác biệt giữu biểu thị màu sắc phát triển bên hạt không đáng kể cuối (Darkroast) biên độ chênh lệch lớn Thứ hai, ta cần lưu ý rang sẫm (dark roast) không làm cho cà phê phát triển nhiều Mặt khác, rang nhẹ (light roast) khơng có nghĩa cà phê phát triển đầy đủ Màu sắc, phần biểu cho hương vị Do vậy, với phát triển đắn, màu sắc trình rang cho hương vị phong phú đậm đà Trong cửa hàng tiện lợi, bạn tìm thấy cà phê rang Light Medium tùy ý, bạn khó sử dụng ngơn từ để mô tả cà phê cửa hàng cà phê đặc sản thống Họ làm việc với hiểu biết nguồn gốc hạt cà phê để từ tìm Roast Profile (hồ sơ rang) thể hết tiềm chất lượng loại hạt Cấu trúc, độ ẩm khối lượng hạt cà phê Như nhắc phần trên, cấu trúc vi mô hạt cà phê ma trận tế bào cấu tạo thành từ cellulose (vì hạt cà phê có tính chất gỗ nhiều đậu) Dưới tác dụng nhiệt độ, cấu trúc celluose mở rộng, làm cho hạt trương nở, với nhiệt độ cao lớp vỏ trấu (silverskin) tự bong tróc khỏi hạt (quạt hút mang chúng ngồi) Mơ khoang rỗng bên hạt cà phê sau rang, với tích tụ vơ số hợp chất hòa tan & khơng tan Trong suốt q trình rang, lượng nước tự hạt bốc tạo áp suất cao hạt Sức trương nở thay đổi cấu trúc thành tế bào từ cứng nhắc sang mềm dẻo hơn, hạt dần suy yếu, mềm xốp hơn, đồng thời áp lực nước nội bào (và khí khác) vật chất bên bị ép thành tế bào để lại khoảng trống nội bào Phần lớn khoảng trống tích tụ đầy khí CO2 – nước thẩm thấu vào khoang q trình pha chế, hợp chất hòa tan theo nước vào chiết xuất cho ta cảm nhận hương vị cà phê Sự thay đổi độ ẩm Xuyên suốt trình rang, cà phê đánh 12% -24% trọng lượng riêng chúng – tùy thuộc vào độ ẩm ban đầu (và mức độ trình rang kết thúc) Kể từ vết nứt xuất hiên, đánh dấu cho việc cà phê hao hụt 11% -13% khối lượng Khoảng 30 giây sau vết nứt kết thúc, khoảng 14% -16% Và bắt đầu vết nứt thứ hai, cà phê 17% -18% khối lượng (*) Trong ngành công nghiệp cà phê đặc sản, với ưu tiên bảo tồn chất vị địa hạt cà phê, hầu hết nhà rang xay giữ cho hạt cà phê “giảm cân” mức trung bình 14% -16% trọng lượng ban đầu chúng Với hao hụt cân nặng – nước chiếm tới 90% trọng lượng Phần lại chất hữu bị thải dạng khí CO2, lượng nhỏ carbon monoxide, nitơ, hợp chất thơm axit dễ bay Tổn thất mặt chất hữu tăng đáng kể từ giai đoạn medium roasts, với lượng chất hữu hao mòn từ – 8%, lên tới tới 12% từ giai đoạn dark roasts trở * Các ước tính Scott Rao tính tốn từ độ ẩm ban đầu cà phê xanh 10% -12% thời gian rang 11 đến 12 phút, thực tế thay đổi đáng kể Vết nứt & Vết nứt thứ hai Khi áp lực nước hạt cà phê không ngừng gia tăng khoảng từ 100 – 160°C, áp lực nước phá vỡ cấu trúc hạt để tạo “tiếng nổ” mà ta gọi First crack Tại thời điểm này, hạt cà phê tăng gấp đơi thể tích, tùy thuộc vào mức độ rang, độ ẩm hạt giảm từ 10-12% ban đầu xuống khoảng 3-5% Sau vết nứt đầu tiên, cấu trúc hạt cà phê trở nên giòn tạo tiền đề cho vết nứt thứ hai (khoảng 225° – 230°C) Song ‘tiếng nổ thứ hai” không bắt nguồn từ việc giải phóng lượng nước tự có hạt frist crack Đó lượng nước lại hạt tham gia phản ứng phân hủy đường, protein, Do vết nứt thứ hai chủ yếu tạo giải phóng áp suất gây CO, CO2, NOx loại khí khác Một chất béo Sẽ thiếu sót nhắc đến tham gia nước trình rang mà quên rằng, 16% khối lượng khô cà phê xanh lipid (chủ yếu triglyceride) Và chúng khó mà bay nên trình rang, nên áp suất cao hạt hợp chất di chuyển từ trung tâm tế bào phía bề mặt hạt Sự trùng hợp nhờ lớp lipit mỏng bao phủ hạt mà hợp chất dễ bay giữ lại bên cấu trúc hạt, phần lớn cần thiết để tạo mùi hương cà phê, khơng có dầu chúng khơng thể phân tán chiết xuất Ở Dark roast – lớp dầu bóng bề mặt cà phê nhiều Kết / Những biến đổi vật lý cấu trúc hạt cà phê theo phương diện để giải thích cho thay đổi từ cà phê xanh – đến cà phê rang xay, phương diện (hay xác mặt trận khác) biến đổi hóa học xảy trình rang “cơ sở phân tử” hình thành nên hương vị, thúc đẩy cho chuyển biến mặt vật lý, lĩnh vực thiếu vắng am hiểu ngành cà phê Tham khảo:  The Coffee Roaster’s Companion (Scott Rao, 2014)  www.perfectdailygrind.com/ What Happens During Coffee Roasting: The Physical Changes  www.beanscenemag.com.au/ The affect of roasting and grinding on cell structure ... thay đổi từ cà phê xanh – đến cà phê rang xay, phương diện (hay xác mặt trận khác) biến đổi hóa học xảy trình rang “cơ sở phân tử” hình thành nên hương vị, thúc đẩy cho chuyển biến mặt vật lý, ... đắn, màu sắc q trình rang cho hương vị phong phú đậm đà Trong cửa hàng tiện lợi, bạn tìm thấy cà phê rang Light Medium tùy ý, bạn khó sử dụng ngơn từ để mơ tả cà phê cửa hàng cà phê đặc sản thống... thiết để tạo mùi hương cà phê, khơng có dầu chúng khơng thể phân tán chiết xuất Ở Dark roast – lớp dầu bóng bề mặt cà phê nhiều Kết / Những biến đổi vật lý cấu trúc hạt cà phê theo phương diện